Fobos | Le plan de vol

1. Profil de lancement

Chacune des deux sondes Fobos est placée sur une trajectoire balistique par un lanceur Proton-K (8K82K). L'étage supérieur Bloc D-2 (11S824F), développé spécialement par la NPO Energuia dans le cadre de ce projet, réalise un premier allumage pour placer la sonde sur orbite basse [1]. La masse initiale de l'ensemble constitué du Bloc D-2 et de la sonde Fobos était de 25,48 tonnes. Après la mise sur orbite, elle n'est plus que de 21,1 tonnes [5].

Un second allumage du Bloc D-2, réalisé environ une heure après la mise sur orbite [5], permet de placer la sonde sur une trajectoire interplanétaire [1]. Lors de cet allumage, conduit sous la supervision du système de contrôle de la sonde (BUK), le moteur RD-58M n'est pas mis hors service sur atteinte d'un critère de vitesse, mais sur le signal d'épuisement total de l'un des ergols [5]. L'étage supérieur est ensuite largué.

Fig. 1.1 : Le lanceur Proton-K avec la sonde Fobos-1 à Baïkonour.
Crédit : DR.

Le moteur S5.92 de la sonde Fobos est allumé une première fois en régime forte poussée 70" après le largage du Bloc D-2 afin de donner à la trajectoire les caractéristiques recherchées (dV=420-475m/s). La durée précise de l'allumage est calculé par le système BUK en fonction de la performance réelle du lanceur et du Bloc D-2 [2][5].

Ensuite, durant la phase de croisière vers Phobos, qui dure 202 jours [5], plusieurs corrections sont réalisées par le S5.92 en régime faible poussée [2], selon les mesures réalisées par les stations de poursuite et transmises à la sonde par radio [5].

2. Arrivée dans le système martien

2.1. Mise sur orbite autour de Mars

A l'approche du système martien, le moteur S5.92 est mis en service et donne un delta-V de 815m/s pour placer la sonde sur une orbite martienne équatoriale très elliptique, dite première orbite de transfert. Elle a alors un péricentre de 900km, un apocentre de 80000km, une inclinaison de 1° et une période de 78 heures [3]. Une telle orbite, avec un péricentre bas, est choisie afin de permettre des observations de Mars [4].

Après 10 à 12 jours sur cette orbite [5], le S5.92 est de nouveau mis en service pour relever le péricentre à une altitude proche de l'orbite de Phobos (6400km x 81200km x 0,9° x 86,5h). C'est la deuxième orbite de transfert.

Six jours plus tard, une troisième manœuvre permet d'abaisser l'apocentre (6280km x 6280km x 0,5° x 8h) [1][3]. Cette orbite d'observation favorise l'étude de Phobos dans le but de préciser son orbite autour de Mars qui, au moment de l'arrivée de la sonde, n'est connue qu'avec une précision de 20 à 30km, ce qui ne permet pas de conduire l'atterrissage de la DAS [3]. A l'issue de la troisième manœuvre, l'ADU est largué [5].

Fig. 2.1.1 : Schéma de l'arrivée sur orbite martienne.
Crédit : NPO Lavotchkine.

La sonde reste une vingtaine de jours sur cette orbite et réalise des observations visuelles de Phobos afin de déterminer son orbite avec précision et de trouver de potentielles zones d'atterrissage pour la DAS et le PrOP-FP.

2.2. Mise sur orbite de quasi-satellite autour de Phobos

Deux manœuvres sont ensuite menées à bien à l'aide des moteurs DMT afin de placer la sonde sur une orbite de quasi-satellite (KSO-1) autour de Phobos. Sur cette orbite, la sonde reste toujours à une distance de Phobos comprise entre 200km et 600km [3]. C'est dans cette phase que la sonde Fobos-2 a été perdue.

Fig. 2.2.1 : Schéma de la mise sur orbite de quasi-satellite KSO-1.
Crédit : «Фобос-2»: навигационно-баллистическое обеспечение полета.

Après environ vingt jours passés sur l'orbite KSO-1, deux autres allumages des moteurs DMT permettent de passer sur une seconde orbite de quasi-satellite (KSO-2). Sur cette nouvelle orbite, la sonde approche périodiquement de Phobos à une distance de 50km [5].

Fig. 2.2.2 : Schéma des orbites KSO-1 et KSO-2.
Crédit : NPO Lavotchkine.

Lors de l'un de ces passages rapprochés, la sonde amorce alors une descente vers la surface de Phobos à seulement quelques dizaines de mètres. Cette phase dure au total de l'ordre de 60 minutes [5]. Lors du passage rapproché, des mesures sont réalisées et la DAS et le PrOP-FP sont largués [3]. Ensuite, la sonde retourne sur l'orbite KSO-2.

Fig. 2.2.3 : Schéma de l'approche de Phobos.
Crédit : Наука и жизнь.

Bibliographie

[1] LANTRATOV, K., На Марс!, Novosti Kosmonavtiki n°21-1996
[2] DERIAGUINE, Y., Маршевый двигатель межорбитальных космических буксиров "Фрегат", "Фрегат-СБ", Vestnik NPO Lavotchkine n°01-2014
[3] IVANOV, N., «Фобос-2»: навигационно-баллистическое обеспечение полета, «Авиация и космонавтика» n°10-1989
[4] Objectif... Phobos, brochure du CNES
[5] POLICHTCHOUK, G., Автоматические космические аппараты для фундаментальных и прикладных научных исследований, Moscou, 2010


Dernière mise à jour : 12 décembre 2016